6.2.2.1. Газовые манометрические термометры
Газовые манометрические термометры предназначены для измерения температуры от минус 150 до плюс 600°C. В качестве рабочего вещества в газовых термометрах применяется азот. Зависимость давления газа от температуры при постоянном объеме описывается линейным уравнением
,
где pt и p0 - давление газа при температурах 0 и t °C; – температурный коэффициент расширения газа, = 1/273, или 0,00366 K-1.
Уравнение шкалы газового манометрического термометра будет также линейным,
,
где рн и рк – давление газа при температурах, соответствующих началу tн и концу tк шкалы термометра.
Реальное уравнение шкалы несколько отличается от линейного. Объясняется это тем, что при изменении температуры за счет теплового расширения изменяется объем термобаллона, а также изменяется с давлением внутренний объем манометрической пружины, поэтому объем термосистемы не постоянен. Однако это отклонение незначительно, и можно считать, что шкалы газовых манометрических термометров являются равномерными.
Пружинные манометры измеряют избыточное давление, поэтому изменение барометрического давления может вызвать изменение их показаний. Увеличение начального давления азота в термосистеме позволяет уменьшить барометрическую погрешность и унифицировать манометрические пружины, при выполнении этого условия колебания барометрического давления практически не будут влиять на показания прибора.
На расширение рабочего вещества в капилляре и манометрической пружине влияет изменение температуры окружающего воздуха, что будет вызывать изменение давления в термосистеме и соответствующее изменение показаний термометра. Для уменьшения этого влияния уменьшают отношение внутреннего объема пружины и капилляра к объему термобаллона, что достигается путем увеличения длины или диаметра термобаллона.
Обычно длина термобаллона газового манометрического термометра не превышает 400 мм, диаметр выбирается из ряда 5, 8, 10, 12, 16, 20, 25 и 30 мм (ГОСТ 8624–80). Длина капилляра – от 0,6 до 60 м.
Для уменьшения температурной погрешности в некоторых измерительных приборах внутри устанавливают термокомпенсаторы.
6.2.2.2. Жидкостные манометрические термометры
Жидкостные манометрические термометры предназначены для измерения температуры от минус 150 до плюс 600 °C.
В качестве рабочего вещества применяют, например, ртуть, пропиловый спирт, метаксилол. Рабочее вещество жидкостных манометрических термометров практически несжимаемо, поэтому изменение объема рабочей жидкости в термобаллоне при изменении температуры вызывает такое увеличение давления в термосистеме, при котором манометрическая пружина изменит свой внутренний объем на величину изменения объема жидкости.
В жидкостных манометрических термометрах погрешность, вызванная изменением барометрического давления, как правило, отсутствует, так как давление в системе значительно. Погрешность, вызываемая изменением температуры окружающей среды, имеет место и в жидкостных манометрических термометрах, для ее уменьшения применяют те же способы.
В жидкостных манометрических термометрах может иметь место гидростатическая погрешность, возникающая при различных уровнях расположения термобаллона и измерительного прибора. Для снижения возможных гидростатических погрешностей длина капилляра ограничивается до 10 м и устанавливается допускаемое расстояние по высоте между термобаллоном и измерительным прибором.